«Исследование движения металлического шарика, подвешенного на нити» Экспериментальную работу выполнил: учащийся 11 «А» класса МОУ «Гимназия 4» Курочкин Георгий Руководитель: Егорова Л. Н.

Цель эксперимента: Исследовать колебательное движение металлического шарика,подвешенного на нити; Пронаблюдать превращение потенциальной энергии в кинетическую и обратно; Убедиться в справедливости закона сохранения энергии; Закончить мысль, высказанную Г. Галилеем в приведенном отрывке из книги.

Металлический шарик на нити; Штатив; Измерительная линейка. Оборудование:

Отрывок из книги Г. Галилея «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки»: «Представим себе,что…на тонкой нити АВ подвешен свинцовый шарик…;начертим на …стене горизонтальную линию СD, перпендикулярную линии АВ…Если мы отведём теперь нить АВ вместе с шариком в положение АС и отпустим шарик, то мы тотчас увидим, как он, падая очерчивает дугу СВD, быстро пройдёт за точку В и,следуя по дуге ВD, поднимается почти до уровня линии СD, не достигнув её на весьма малое расстояние, поскольку дойти в плотную ему мешает сопротивление воздуха и нити.

Отсюда мы можем с достоверностью заключить, что импульс приобретённый, в точке В, шариком, спускающимся по дуге СВ, достаточен для того, чтобы поднять этот шарик по такой же дуге ВD на туже высоту

Проделав несколько раз подобный опыт,вобьём в стену против линии АВ,хотя бы в точке Е или F,гвоздь…это необходимо для того, чтобы нить АС, несущая,как и раньше шарик С, задержалась гвоздём Е при движении шарика по дуге СВ и достижении им точки В и вынуждала последний двигаться по дуге окружности BG центром которой является Е… Вы с удовольствием увидите,что шарик достиг в точке G той же самой горизонтали; тоже произойдёт если мы вобьем гвоздь ниже, например в точке F, в каковом случае шарик опишет дугу BI, остановившись в своём движении опять же на линии CD… Этот опыт не оставляет места для сомнений в………………………….»

Эксперимент 1 (длина нити 1,2 м)

Эксперимент 2 (длина нити 1 м)

Эксперимент 3 (длина нити 0,8 м)

Эксперимент 4 (длина нити 0,6 м)

Немецкий ученый Готфрид Лейбниц( ) сформулировал закон «сохранения живых сил», или, по современной терминологии, закон сохранения механической энергии. Лейбниц считал, что сохраняющейся величиной при механических взаимодействиях тел является сумма кинетической и потенциальной энергии этих тел, а не сумма их импульсов.

«На основании рассуждений и опыта я нашёл, что сохраняется абсолютная живая сила…Если бы живая сила могла когда-либо увеличиваться, то действие было бы больше своей причины, т.е. получилось бы вечное механическое движение. Это значит, что мы имели бы нечто такое, что могло бы воспроизводить свою причину, и что-то ещё помимо этого, что является нелепостью. Если, наоборот, сила могла бы уменьшаться, то она в конце концов исчезла бы совсем, так как, не будучи в состоянии увеличиваться, но зато будучи в состоянии уменьшаться, она всё более приходила бы в упадок. Это,без сомнения, противоречит порядку вещей»

Спор между сторонниками взглядов Декарта и Лейбница на проблему сохраняющихся величин в механике продолжался до тех пор, пока не сформировалось в физике понятие об энергии как физической величине, сохраняющейся при взаимных превращениях различных форм движения материи. Количество движений замкнутой системы тел сохраняется при любых взаимодействиях тел внутри системы. Механическая энергия замкнутой системы тел может изменяться в результате превращений в другие виды энергии.

Выводы: Потенциальная энергия металлического шарика при выведении из положения равновесия превращается в кинетическую энергию при прохождении им положения равновесия, а затем заново превращается в потенциальную энергию. Значение полной механической энергии не зависит от длины нити. На основании вышеизложенного закончим фразу Г. Галилея «Этот опыт не оставляет места для сомнений … в законе сохранения энергии».